吸收塔漿液密度對濕法脫硫的影響

張小茹（中國石油錦西石化熱電公司，遼寧 葫蘆島 125001）

吸收塔漿液密度對濕法脫硫的影響

張小茹
（中國石油錦西石化熱電公司，遼寧 葫蘆島 125001）

漿液密度在煙氣濕法脫硫中有重要影響，是脫硫系統高效、穩定運行的保證。文章介紹了漿液密度與含固量關系，分析了漿液密度對漿液成分、脫硫效率、除霧器、廢水處理系統及系統能耗等方面的影響，提出了對吸收塔漿液密度進行監測與控制的建議。

漿液密度；影響；監測與控制

1　前言

某石化熱電公司鍋爐尾部煙氣采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，在運行控制中，吸收塔中的漿液密度對漿液成分、脫硫效率、除霧器、廢水處理系統及系統能耗等方面都有影響，是一個重要的控制指標。有效控制漿液密度不僅能保證脫硫效率，而且對系統的穩定和設備的安全至關重要。本文對漿液密度對系統的影響進行了分析，并提出了進行檢測和控制的有效經驗。

2　漿液密度影響分析

2.1漿液密度與含固量的關系

在濕法脫硫設計中，通常用含固量來表示吸收塔內的工藝過程漿液中晶體固體物的數量。在該熱電公司的濕法脫硫設計中，塔內漿液的含固量為22%，運行參考控制值低值為18%。但在運用化學分析及吸收塔的密度測量中，通常以密度值為呈現指標。吸收塔內密度和含固量的關系為：

χ石膏=ρ石膏（ρ漿液- 1000）÷ρ漿液（ρ石膏-1000）×100%ρ石膏= 2300kg/m3；χ石膏為含固量

由以上公式可推導出下表：

石膏漿液含固量-密度對照表

2.2漿液密度對漿液成分的影響

吸收塔內進行眾多復雜物理化學反應，包括SO2的吸收、石灰石的溶解、亞硫酸氫根的氧化和石膏結晶等。脫硫過程主反應過程為：

SO2+ H2O → H2SO3（吸收）

CaCO3+ H2SO3→ CaSO3+ CO2+ H2O（中和）

CaSO3+ 1/2 O2→ CaSO4（氧化）

CaSO3+ 1/2H2O → CaSO3·1/2H2O（結晶）

CaSO4+ 2H2O → CaSO4·2H2O（結晶）

通過以上化學反應過程，可知吸收塔內的漿液成分主要包括石膏（CaSO4·2H2O）及少量的亞硫酸鈣（CaSO3·1/2H2O）和石灰石CaCO3。

但在不同的吸收塔漿液密度條件下，吸收塔內漿液的成分含量是不同的。通過化驗和相關資料可知，當漿液密度大于1150kg/m3時，漿液中CaCO3和CaSO4·2H2O的濃度已趨于飽和，在過飽和狀態下，CaSO4·2H2O的含量隨著漿液密度的增加而增大。而漿液密度小于1075kg/m3時，漿液中CaSO4·2H2O的含量較低，CaCO3的相對含量較高。CaSO4·2H2O、CaCO3含量與漿液密度的關系見圖1。

圖1　CaSO4·2H2O、CaCO3含量與漿液密度關系

2.3漿液密度對脫硫效率的影響

漿液密度的變化直接影響脫硫效率，吸收塔內的漿液含固量通常是13%～23%。在一定范圍內維持較高的漿液濃度有利于提高脫硫效率。而漿液密度低時，脫硫效率明顯下降。對于不同的石灰石來料和pH值環境，漿液密度值和脫硫效率的對應關系略有不同。圖2為該公司某一段工況現場測試的漿液密度與脫硫效率關系圖。由圖2可知，當漿液密度大于1180kg/m3時，脫硫率明顯下降；而密度＜1075kg/m3時，漿液中CaSO4·2H2O的含量較低，而CaCO3含量相對升高，脫硫效率下降。因此，運行中吸收塔漿液密度控制在合適的范圍內，將有利于脫硫系統高效率運行。

圖2　脫硫效率與漿液密度關系

2.4漿液密度對石膏脫水系統的影響

漿液含固量過高時，會影響亞硫酸鹽的氧化。理論上，當吸收塔漿液密度大于1128kg/m3時，就會對氧化反應產生影響，大于1200kg/m3時，將明顯不利于氧化反應的進行。此時漿液中的亞硫酸鈣含量高。漿液含固量過低時，石膏含量低，石灰石含量高。

脫水系統是將吸收塔反應后的石膏漿液通過旋流器、真空濾布除去水分，并將粉狀石膏送至石膏庫。當漿液密度高時，較多的亞硫酸鈣和顆粒雜質容易堵塞輸送管道，磨損和堵塞旋流子。并且亞硫酸鈣為憎水黏性物，不易脫出水分，且小顆粒雜質容易堵塞濾布孔，影響脫水效果。該公司在漿液密度大于1280kg/m3時，石膏脫水已非常困難，石膏成稀泥狀，此時需要進行二次氧化方能脫水。而當漿液密度低時，石膏含量低，石灰石含量高也不易脫水。不能形成粉狀物，且石灰石未反應進入脫水，會形成物質浪費。

2.5漿液密度高對廢水處理系統的影響

當漿液密度高時，一級旋流器的溢流濃度較高，進入廢水旋流的濃度相應增加，經過廢水旋流溢流進入廢水箱的廢水濃度就較高，造成廢水處理系統懸浮物處理困難甚至超標。圖3為該公司漿液密度高時對一級旋流溢流密度及廢水濁度的影響。漿液密度低時，廢水處理濁度沒有超過100mg/L的現象。

2.6漿液密度對吸收塔能耗的影響

漿液密度與吸收塔系統中的攪拌器、漿液循環泵、氧化風機的電流有正對應關系（見圖4）。漿液密度高，說明其中固體物含量多，此時的漿液黏性重、流動性差，設備運行的電流相應增加，吸收塔運行能耗也隨之增加。

圖3　漿液密度與溢流密度及廢水濁度關系

圖4　漿液密度與吸收塔攪拌器、循環泵及氧化風機電流關系

2.7漿液密度對除霧器的影響

除霧器的作用是通過對葉片表面的慣性碰撞來分離出煙氣里的液體小顆粒。該公司除霧的控制液滴排放指標為不超過75mg/Nm3。

當吸收塔內漿液密度高時，意味著漿液中的亞硫酸鈣含量偏高，煙氣攜帶的亞硫酸鈣隨液滴進入除霧器后會在除霧器葉片上形成軟垢。這部分軟垢慢慢被氧化，經過結晶、長大，最終會逐漸形成硬垢，堵塞除霧器。

另外，煙氣攜帶的液滴經過除霧器外排的量與漿液密度正相關（見圖5）。對于該公司的一座吸收塔而言，當煙氣量為30萬Nm3/h時，外排的煙氣攜帶石膏漿液的最大排放量計算公式為q =ρ漿液×75mg/Nm3×30萬Nm3/h÷水的密度。

圖5　漿液密度與煙氣攜帶石膏漿液排放量關系

3　漿液密度的監測和控制

該公司脫硫系統運行以來，漿液密度不能連續監測，對運行調整帶來了一定的困難，因而對密度測量進行了工藝變更，增加了密度計、pH計專用循環小泵及相應工藝管線，實現了吸收塔漿液密度的連續監測。同時，參照人工化驗（一天一次）結果及循環泵電流值，保證了在線監測值的準確性。

運行過程中，綜合考慮，控制吸收塔漿液密度在1080～1150kg/m3。主要通過以下方式進行調整：吸收塔漿液密度值在1135～1145kg/m3時，及時啟動石膏脫水系統出石膏；密度過高時，通過事故漿液箱對塔內漿液進行置換；石膏量過大時，開啟2套石膏脫水系統同時運行。

4　結論

有效控制吸收塔漿液密度十分重要，這不僅能保證脫硫效率，而且有利于經濟運行和設備安全。漿液密度高會損壞設備，但密度低也會帶來脫硫效率低和石膏品質差等影響。應充分認識煙氣濕法脫硫中吸收塔漿液密度的重要性，通過試驗尋找合理密度并嚴格控制，以保證脫硫系統高效、經濟運行。

［1］ 薛建明，王小明，等．濕法煙氣脫硫設計及選型手冊［M］．北京：中國電力出版社，2011．

［2］ 禾志強，祁利明，等．石灰石-石膏濕法煙氣脫硫優化運行［M］．北京：中國電力出版社，2011．

［3］ 曾庭華，楊華，等．濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行［M］．北京：中國電力出版社，2011．

Impact of Slurry Density in Absorption Tower on Wet Flue Gas Desulfurization

ZHANG Xiao-ru

X701

A

1006-5377（2016）07-0061-03